预应力混凝土连续箱梁桥设计Word文件下载.docx
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15.2型，顶板束采用15
15.2型17
15.2型，底板束采用15
15.2型；
锚具分别采用M15-19、M15-17、M15-15型；
钢束管道采用D100、D90型塑料波纹管，真空压浆施工工艺，钢束锚下张拉控制应力1395Mpa,采用两端张拉。
竖向预应力采用40Si2MnMOV高强精轧螺纹粗钢筋JL32，抗拉强度标准值为785MPa,,锚下张拉控制应力为796.5MPa,张拉吨位为568KN，采用YGM锚具和D50mm金属波纹管。
为保证竖向力的有效性，采用二次复拉施工工艺。
主桥箱梁左右幅均采用挂篮悬臂浇筑施工，除0号、1号块采用支架浇筑外，2号-11号块均采用对称平衡悬臂浇筑。
墩顶支架现浇段长14m,各单“T”箱梁单侧悬臂最大长度34.5m,边跨现浇段长6.5m,边跨合拢段长2.0m，中跨合拢段长2.0m。
悬臂最重梁段为2号梁段，重105.6吨，悬臂梁段最长为3.75m。
主桥采用平面杆系有限元进行计算，按全预应力混凝土构件设计。
计算取用的有关参数
混凝土：
等级为C50，弹性模量Ec取3.45×
MPa，容重取26KN/
。
预应力：
抗拉强度标准值
=1860MPa,弹性模量为1.95×
MPa。
预应力损失计算中孔道偏差系数为0.0015，管道摩擦系数μ为0.17；
单锚具变形、钢筋回缩值取6mm。
恒载：
一期恒载包括主梁等自重，主梁自重按实际断面计；
二期恒载包括桥面铺装、护栏等，按照55KN/m计。
汽车活载：
公路-Ⅰ级，按3车道加载计算；
汽车荷载制动力及冲击力按《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）规定取值。
梯度温度按《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）规定取值。
基础不均匀沉降：
主墩按10mm考虑，过度墩按5mm考虑。
二、计算依据
本次设计采用Midascivil软件进行建模分析计算。
1、Midascivil的简介及特点
MIDASCivil是个最先由韩国开发的通用空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、隧道工程、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。
特别是在针对桥梁结构，MIDASCivil结合国内规范和习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多便利的功能。
目前各大公路、铁路部门的设计院大都采用了该软件。
MIDASCivil2012的主要特点如下：
（1）相对以前的版本，用户界面有了很大改变，使用户用起来更加的方便、快捷，得心应手。
（2）MIDASCivil提供的悬臂法桥梁、顶推法桥梁、移动支架法桥梁、斜拉桥、悬臂桥、PSC桥梁等建模助手在针对不同桥型、不同的施工方法能够快速的将模型建好，只需在一些细节方面做一点修改、调整
（3）MIDASCivil提供有中国、韩国、日本、美国、欧洲等这些国家的截面和材料的数据库，以及混凝土收缩和徐变规范和移动荷载规范。
因此，该软件在全球范围内都广为采用。
（4）在后处理时，可以针对不同的规范能够自动生成荷载组合，使得荷载组合这一繁琐的过程得以避免，同时也还可以添加或修改荷载组合，通用性非常大。
（5）可以输出各个反力、内力、应力以及位移的图形、表格和文本。
在进行PSC设计能验算结构的设计各个方面能否满足要求。
2、本设计简述
该桥梁模拟为一个三跨连续梁结构，其平面计算简图如下所示
本设计是先利用Midascivil2012建模助手中的悬臂法桥梁进行建模,然后再做相应的修改得到最后的模型。
本设计是在以下这些规范指导下完成的。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023－04），《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTJ024-04），《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-04），《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-04），《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-04）。
三、有限元模型的建立
1、定义材料和截面
在“特性>
材料特性值”中定义“C50”混凝土材料、1860的钢绞线以及40Si2MnMOV高强精轧螺纹粗钢筋JL32如图3-1，在“特性>
截面特性值”中分别定义跨中截面和墩顶截面，选择PSC截面进行输入，相应的参数输入如图3-2、3-3所示。
2、悬臂法建模助手建模
在“结构>
建模助手>
悬臂法桥梁”中由程序自动生成用悬臂法（FCM，FreeCantileverMethod）施工的预应力箱型桥梁的单元、边界条件、相应的荷载以及各施工阶段。
建模完成后删除多余的单元、边界条件、节点，添加需要的的边界条件、节点以及划分单元。
建成后的的正面视图如下如图示
3、定义边界条件
悬臂法建模助手自动生成的模型是一个连续刚构桥，因此在建模完成后需要删除多余的单元、边界条件、节点，同时定义新的节点、单元和边界条件。
下图是这些步骤完成后得到最终的模型后得到的边界条件。
（1）、一般支撑
表3-1
节点
Dx
Dy
Dz
Rx
Ry
Rz
Rw
组
56
1
中间支撑
58
60
支座-右
61
支座-左
（2）、弹性连接
表格中类型里的刚性连接是指在弹性连接边界里面选择刚性的连接类型。
表3-2
号
节点1
节点2
类型
62
刚性连接
弹性连接1
2
63
3
66
15
弹性连接2
4
64
16
5
67
40
6
65
41
11
55
弹性连接4
12
4、定义时间依存材料特性
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
在Midascivil中定义时间依存材料特性有以下三个步骤
（1）、定义混凝土的时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发张函数），如图3-4所示
（2）、将定义的时间依存特性函数与相应的材料进行连接。
（3）、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表面积比），在定义时间依存材料特性需注意以下的几个方面。
（1）、在定义时间依存特性函数的时候，混凝土的强度是要输入混凝土的标号强度。
（2）、在定义收缩徐变函数时，构件理论厚度可以仅输入一个负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度。
（3）、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指出，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指出（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）。
（4）、在修改单元时间依存材料特性值时，要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度的计算值。
计算公式中的a代表在空心截面在构件理论厚度计算时，空心截面周长对构件与大气接触的周边长度计算的影响系数。
（5）、当收缩徐变系数不按规范计算取值时，可通过自定义收缩徐变函数来定义混凝土的收缩徐变特性。
（6）、如果在施工阶段荷载中定义了施工阶段徐变系数，那么在施工阶段分析中将按施工阶段荷载中的定义的徐变系数来计算。
5.定义或修改静力荷载
（1）、将自重荷载的z方向的自重系数改为-1.04（26/25=1.04）
（2）、添加梯度温度荷载
在“荷载>
荷载类型>
温度与预应力>
梁截面温度”中添加，其中添加的梁单元温度荷载部分单元部分数据如下表格所示：
表3-3
单元
荷载工况
参考位置
B（m）
H1（m）
T1（C）
H2（C）
T2（C）
梯度温度升温
边（顶）
13.25
14
0.1
5.5
梯度温度降温
-7
-2.75
7
8
9
10
13
（3）、添加桥面铺装荷载（二期恒载）
6、定义纵向预应力荷载
（1）、在“荷载>
温度/预应力>
钢束特性”定义模型中采用的预应力钢束的性质，如右图3-6所示。
（2）、“荷载>
钢束形状”定义预应力钢筋布置的形状
（3）“荷载>
钢束预应力”对布置到结构中的预应力钢束输入张拉控制预应力，部分预应力钢筋的钢束张拉控制应力表如下图所示。
表3-4
钢束名称
张力类型
张拉位置
开始点应力
结束点应力
荷载组
B1
预应力荷载
应力
两端
1395000000
预应力荷载12
B1-1
B1-1you
B1you
B2
B2-1
B2-1you
B2you
B3
B3-1
B3-1you
B3you
B4
B4-1
B4-1you
B4you
BT1
BT1-1
BT1-1右
BT1右
BT2
BT2-1
BT2-1右
BT2右
BT3
BT3-1
BT3-1右
BT3右
7、添加竖向预应力钢筋
截面管理器>
钢筋”中选择相应的截面在抗剪钢筋中的腹板竖筋中添加相应的竖向预应力钢筋。
8、定义移动荷载
移动荷载>
移动荷载规范”中选择中国规范
（2）在“荷载类型>
移动荷载分析数据>
交通车道线”定义移动荷载车道
（3）在“荷载类型>
车辆”中定义“标准车辆荷载
（4）在“荷载类型>
移动荷载工况”中定义移动荷载工况
（5）在“分析>
分析控制>
移动荷载”中定义移动荷载分析控制-选择移动荷载分析输出选项、冲击系数计算方法和计算参数
9、定义支座沉降
在“荷载类型>
沉降/Misc.>
支座沉降分析数据>
支座沉降组”定义各支座的沉降量，需要注意，支座的沉降量有矢量性，向下沉降是要定义成负值。
10、修改施工阶段
施工阶段>
定义施工阶段”中添加或修改相应的边界条件、荷载。
在形成最终的有限元模型过程中当然还有一些小的步骤并没有反映出来，例如荷载工况的建立，荷载组、边界组、结构组的添加与修改在此没有详细的介绍。
第四章主要结果
1、荷载组合
在“结果>
组合>
荷载组合”里进行荷载组合，选择混凝土设计，选择自动生成，自动生成荷载组合。
图4-1
2、部分结果图展示
图4-2车道荷载My包络图
图4-3车道荷载Mvmax弯矩图（My）
图4-4支座组沉降My包络图
图4-5组合1My包络图
图4-6cLCBl19弯矩图（My）
表4-1车道荷载最大的内力
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